基于分布式压缩感知的全极化雷达超分辨成像

基于分布式压缩感知理论,提出了一种全极化逆合成孔径雷达超分辨成像算法,联合各极化通道进行超分辨处理.首先,建立全极化信号模型及超分辨字典,利用各极化通道信号的联合稀疏性将全极化超分辨成像建模为最小L2,1范数的优化问题,运用一种快速算法求解该优化问题.由于利用联合稀疏约束,多极化通道联合成像相比于单通道成像能够获得更好的超分辨性能和噪声抑制能力,最终有效提高图像极化融合的效果.同时,采用快速傅里叶变换操作提升了算法的运算效率.基于backhoe的仿真数据实验验证了该算法的优越性.     

基于频率步进信号的旋转式合成孔径雷达成像方法

针对频率步进信号实现旋转式合成孔径雷达成像的难题,该文提出了脉冲间距离走动校正的旋转式合成孔径雷达成像方法。首先,推导了频率步进雷达旋转SAR 几何模型,然后提出了频率步进雷达脉冲间距离走动及其频域校正方法,接着采用-k 算法实现了场景的高分辨成像,最后对方位分辨性能进行了详细分析。计算机仿真结果验证了该方法的有效性以及高分辨性能。      

基于衍射层析理论的弱散射单颗粒粒径反演方法

衍射层析理论揭示了物体的散射场分布与物体的散射势之间存在傅里叶变换关系。基于衍射层析理论,提出一种反演未知折射率的浮游植物及其它弱散射颗粒粒径的方法。利用单波长、大角度范围内的散射光分布信息,通过傅里叶变换得到颗粒散射势的二次投影函数,进而获得颗粒粒径。进行数值仿真实验,并针对不同的测量角度范围、测量角度分辨率进行比较分析,结果表明:本文所开发的粒径反演算法可以通过测量大角度散射光分布,在适度噪声存在的情况下,准确反演与入射光波长相比拟的单个弱散射球形颗粒粒径。这一方法可用于测量未知折射率的浮游植物及其它微小颗粒粒径。     

极化SAR图像解译中的不相似性度量

不相似性度量常用来描述极化合成孔径雷达(SAR)样本数据之间的差异性,已被广泛应用于滤波、目标检测、分割分类和变化检测等多种极化SAR图像解译技术中。基于极化SAR数据的矩阵表达形式,从特征、统计分布、假设检验、信息论散度和信息几何等多角度出发,总结回顾了极化SAR图像解译问题中常见的不相似性度量,简要分析了其优势、存在的问题以及适用范围,并对极化SAR不相似性度量的研究趋势进行了展望。     

多角度SAR图像非目标遮挡缺失信息重构

合成孔径雷达对地面目标侧视成像时,周围高大建筑或树木的阴影投射到目标上导致非目标遮挡,造成目标部分信息缺失,严重影响目标检测、识别以及跟踪的性能。SAR图像对角度敏感,相邻方位角图像之间相关性强,有助于缺失信息重构。本文首次将多角度SAR图像序列与张量分解结合,提出多角度SAR图像非目标遮挡缺失信息重构。首先,引入多路延时嵌入变换,将多角度SAR图像序列转换为块Hankel张量,以获取相邻方位角图像之间的潜在结构关系。然后,在嵌入的高维空间内进行Tucker分解,实现块Hankel张量缺失信息重构。最后对重构后的块Hankel张量进行多路延时嵌入逆变换实现目标缺失信息重构。MSTAR数据实验结果表明,该方法能实现非目标遮挡情况下车辆目标缺失信息重构,且优于经典算法HaLRTC。      

基于局部最优匹配的斜视SAR子孔径成像算法

斜视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)能够对雷达平台的侧前或侧后方区域进行观测,极大地增加了雷达的探测范围和灵活性。针对斜视SAR子孔径成像,该文提出一种基于局部最优匹配准则的成像算法。该算法在针对某方位频率构造对应的距离徙动校正、2次距离压缩以及方位补偿函数时,以位于该方位频率处的点目标得到最佳匹配为准则,不同于传统方法的以方位中心点获得最佳匹配为准则,从而能够避免距离方位中心较远的目标的失配,有效地改善了方位边缘区域的聚焦效果。文中通过点目标仿真验证了该算法的有效性。     

多核DSP上的ISAR实时成像技术研究

为了提高逆合成孔径雷达（ISAR）实时成像的性能,本文首先设计了一种基于TMS320C6678多核信号处理器（DSP）的高速实时信号处理平台,优化了功耗的同时提高了信号处理能力。其次,本文提出了一种利用窄带测量信息进行成像条件判断、成像数据选择和指导高速运动补偿的实时成像流程,并通过将该流程分割成几个独立的任务,在分析任务的实时性和任务间的通信的基础上,完成了任务在多核DSP上的分配。利用本文平台对实测数据进行处理,并将成像性能和实时性与单核DSP信号处理平台做对比,进一步验证了多核信号处理平台的处理优势和算法设计的合理性。      

一种基于SPWVD-WVD的高质量时频分析方法及ISAR成像应用

交叉项干扰抑制与高时频聚集度是准确反应信号的时频分布特征的重要因素。传统的魏格纳-维尔分布(Wigner-Ville Distribution,WVD)算法虽能获得较高的时频分辨特征,但分析多成分信号时存在严重的交叉项干扰问题,限制了其实用性;而平滑伪魏格纳-维尔分布(Smoothed Pseudo Wigner-Ville Distribution,SPWVD)算法虽在一定程度上抑制交叉项干扰,但降低了时频聚集度。为了解决上述问题,提出了基于SPWVD-WVD的时频分析方法。该方法利用SPWVD与WVD之间的滤波互消效应,将SPWVD二值化结果与WVD结果进行矩阵运算,最终得到高质量的时频分析结果。实验结果表明,所提出的算法能够有效去除多分量信号的交叉项干扰,提高信号分析结果的时频聚集度,还原多分量信号的真实时频分布。最后将该算法成功应用于逆合成孔径雷达成像中。     

去斜率信号的极坐标格式成像算法的FPGA实现

针对机载合成孔径雷达(SAR)实时处理需求,传统的数字信号处理器(DSP)实现方式由于性能、功耗以及可靠性等原因,已经越来越不能满足实时性的要求,因此设计并实现了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的聚束SAR极坐标格式(PFA)算法,主要用于处理去斜率信号。该设计中采用两次Chirp-Scaling操作代替复杂的二维插值过程,提高了算法效率。由于雷达成像算法处理时常分为距离向、方位向分步实现,该次设计采用时分复用的方式,在处理时间无明显增加的情况下,极大的减少了FPGA的资源使用。该设计采用Xilinx公司KC705开发板进行验证,经测试当系统时钟频率工作在200 MHz时,处理单精度浮点8 192×8 192像素点SAR图像的时间约为8 s。